CPLD与FPGA详解：从原理到应用

"本章详细介绍了CPLD和FPGA这两种可编程逻辑器件，包括它们的概念、应用领域、发展历程以及不同厂家的特点。" 在电子设计领域，CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是两种非常重要的可编程逻辑器件，它们为设计者提供了灵活的硬件平台，可以实现各种复杂的数字逻辑功能。PLD的出现替代了传统的分立数字元件，具有更高的集成度、更快的速度、更低的功耗以及更高的可靠性。 CPLD是由ALTERA公司推出的并行布线结构的PLD产品，其主要特点是结构紧凑，I/O资源丰富，延迟时间相对固定，适合实现中等规模的逻辑设计。CPLD内部主要由逻辑块、互连阵列和I/O块组成，逻辑块可以是可编程的AND-OR阵列或其他基本逻辑单元，互连阵列则用于连接这些逻辑块，I/O块则提供与外部系统的接口。 FPGA则是由XLINX公司首先推出的门阵列结构，它的特点是可编程性更强，逻辑资源更丰富，能够实现大规模的逻辑设计。FPGA内部包含可编程逻辑单元、可编程连线矩阵和I/O模块。FPGA的优势在于其高度的灵活性，但相对于CPLD，它的延时时间可能不太可预测，这在某些对时序要求严格的场合可能是个问题。 在实际应用中，CPLD和FPGA各有优势。CPLD因为其固定的延迟时间和较高的性价比，常用于实时性和稳定性要求较高的系统中，如工业控制、嵌入式系统等。FPGA则更适合需要高度定制化和高性能的场合，如通信协议处理、图像处理、高速数据处理等领域。 在选择CPLD或FPGA时，还需要考虑各厂家的产品特性。XILINX的FPGA以其丰富的内置功能块和强大的开发工具Foundation受到广泛认可，虽然其输出电流稍低，但软件功能全面。ALTERA的CPLD和FPGA产品则以其输出电流高、延时可预测性好、开发软件MAX+PLUS II简单易用以及相对较低的价格吸引了很多用户。ALTERA的新产品FLEX10K10E系列进一步提升了集成度，提供了更多的设计可能性。 学习和掌握CPLD和FPGA的设计技术是现代电子工程师必备的技能之一，它们在众多领域内的广泛应用意味着巨大的市场需求和创新空间。通过熟练运用这些器件，设计者可以快速实现原型验证，缩短产品研发周期，同时也能应对不断变化的市场需求。